作者:莱拉·雷诺兹，西北大学 抗癌药物紫杉醇是太平洋紫杉树皮中的天然产物，需要80年才能生长出来
信用:国家癌症研究所 今天许多普通的药物开发是艰苦的调整和优化循环的产物
在每种药物中，由天然和合成酶及成分精心调制而成的配方共同催化所需的反应
但是在早期开发阶段，大部分过程都是用来确定每种酶的用量，以确保反应以特定的速度进行
来自西北大学的新合作研究可以加速，甚至消除科学家手动调整生物生产反应条件的需要
西北大学的研究人员利用三个实验室的研究生的想法，开发了一种技术，允许微生物通过反馈控制系统生产药物，根据需要降低或提高蛋白质浓度
这项研究的意义是巨大的
了解到微生物反馈控制系统可以更普遍地用于生产其他药物和产品，微生物自我调节的能力意味着其他重要类别的治疗方法可能是开发人员新获得的
目前，由于生产途径在一定程度上对细胞有毒，科学家们在改造利用这些途径的微生物时遇到了障碍
但是在朱利叶斯·B实验室的工具的帮助下
卢克是麦考密克工程学院的副教授，他认为这一障碍可能很快就会消失
“我们首先通过制造抗癌药物紫杉醇的前体来证明我们的概念，”该论文的相应作者卢克说
“这是一个很好的模型目标，因为有挑战和复杂的化学反应，但我们希望我们开发的技术在某种意义上是通用的，有一系列产品你更喜欢微生物生产
" 这项研究发表在本月早些时候的美国化学学会合成生物学杂志上
在过去的几十年里，合成生物学已经成为一个不断发展的领域，并且随着CRSPR基因组编辑的普及和利用工程化RNA分子开发新冠肺炎疫苗，合成生物学已经进入公共领域
西北大学的合成生物学中心现已进入第五个年头，聚集了各专业和学校的教授和学生
卢克说，该中心的运作方式不同于他参与的其他中心，因为“它不是自上而下的；学生们被授权去做很棒的事情
" 事实上，最近发表的研究是在2016年的一次会议上形成的，来自该中心不同实验室的两名研究生碰巧参加了这次会议
卡梅伦·格拉斯科克现在是华盛顿大学的博士后研究员，当时正在攻读博士学位
D
在卢克实验室
他记得有一个想法，他可以使用开关来提高重要药物化合物的微生物产量
在会议的一次研讨会上，他遇到了布拉德利·比格斯，他是凯斯·泰欧副教授实验室的研究生，他们在房间的后面密谋了一整天
一天结束时，两人有了主意
该论文的作者比格斯说:“卡梅伦和我都知道，即使我们失败了，尝试的成本也不会很高。”
“最终，这个过程很简单，因为我们的实验室对合作没有任何障碍
" 学生们在幕后与本科生研究人员一起工作，收集最终有助于形成他们的资助提案的初步数据，然后将数据提交给卢克
兴奋之余，卢克立即联系了泰奥和丹妮尔·塔尔曼-埃切克，他们是麦考密克大学化学和生物工程的副教授，开始合作一个新项目
格拉斯科克说:“这是我在研究生院的一次更有启发性的经历，因为我们几乎为所有的东西都写了初稿。”
创建药物前体的控制开关 对微调基因表达以提高系统性能的兴趣是合成生物学家的长期目标
完善这样一种机制有着广泛的应用，从化学合成到高级诊断和治疗，但是科学家们受到这些系统给宿主细胞带来的负担和压力的限制
该论文提出了一个新的调控主题，称为可转换反馈启动子(SFP)，它利用反馈反应来控制反应的时间和总体幅度
SFPs是一种很有前途的实现动态控制途径的途径，因为它们对压力作出反应并减轻对宿主细胞的损害
实验室成功地制造了紫杉醇的前体，紫杉醇是一种化疗药物，需要80年才能从生长的紫杉树中收获。在此之后，这项研究继续通过制造紫穗槐二烯来复制其结果，紫穗槐二烯是一种参与抗疟药青蒿素合成的天然产物
研究人员发现，通过将微生物生产引入途径，他们能够有效地抑制或改善所需化学物质的生产
“人们对利用微生物的这种能力使产品可持续发展有着浓厚的兴趣，”卢克说
“人们可以大量酿造啤酒
如果你会煮衣服呢？还是燃料？运动鞋呢？你可以在不使用石化产品的情况下可持续地做到这一点
" 这就是泰奥实验室的支持，他也是这项研究的相应作者
他对可持续性的兴趣使得团队能够将产品周期的长期目标应用到研究中
他希望随着技术的发展，他将能够在更复杂的环境中使用它，将废物从原料转化为化学品
目前，研究人员希望帮助其他公司和团队自己使用这项技术来解决新问题，并帮助推进他们自己的问题
“如果卢克的实验室是那把锤子——有工具和解决这个问题的愿望——我的实验室和塔尔曼-埃切克的实验室就是钉子——我们对利用细胞进行可持续化学制品生产的兴趣，”特奥说
“现在，越来越多的钉子冒出来，我们还不确定如何解决
"
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